KR20080086893A - Process for producing soi wafer and soi wafer - Google Patents

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KR20080086893A KR1020087017451A KR20087017451A KR20080086893A KR 20080086893 A KR20080086893 A KR 20080086893A KR 1020087017451 A KR1020087017451 A KR 1020087017451A KR 20087017451 A KR20087017451 A KR 20087017451A KR 20080086893 A KR20080086893 A KR 20080086893A
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아츠오 이토
요시히로 구보타
기요시 미타니
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

A process for producing an SOI wafer, in which the occurrence of thermal strain, peeling, cracking, etc. attributed to a difference in thermal expansion coefficient between transparent insulating substrate and SOI layer can be prevented through simple and easy processing, and in which upon formation of a semiconductor device on the SOI layer, a reduction of light leakage can be attained. A single-crystal silicon with its entire surface falling in N-region outside OSF-region is grown according to Czochralski technique and sliced to thereby produce an N-region single-crystal silicon wafer. An implantation of hydrogen ion or rare gas ion from a surface of the N-region single-crystal silicon wafer is carried out to thereby form an ion implantation layer in the wafer. The ion implantation surface of the N-region single-crystal silicon wafer and/or a surface of transparent insulating substrate are/is treated with plasma and/or ozone. The ion implantation surface of the N-region single-crystal silicon wafer and the surface of the transparent insulating substrate with the treated surfaces as junction surfaces are joined in close contact at room temperature. The ion implantation layer is impacted so as to attain mechanical detachment of the single-crystal silicon wafer, thereby accomplishing formation of an SOI layer on the transparent insulating substrate.

Description

SOI 웨이퍼의 제조 방법 및 SOI 웨이퍼{PROCESS FOR PRODUCING SOI WAFER AND SOI WAFER}Method for manufacturing SOI wafer and SOI wafer {PROCESS FOR PRODUCING SOI WAFER AND SOI WAFER}

본 발명은, SOI 웨이퍼의 제조 방법 및 SOI 웨이퍼에 관한 것으로, 특히 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 형성하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법 및 SOI 웨이퍼에 관한 것이다. 또한 본 출원은, 하기의 일본 특허 출원에 관련한 것이다. 문헌의 인용에 의한 삽입이 인정되는 지정국에 있어서는, 하기의 출원에 기재된 내용을 참조함으로써 본 출원에 삽입하여, 본 출원의 기재의 일부로 한다. The present invention relates to a method for producing an SOI wafer and an SOI wafer, and more particularly, to a method for producing an SOI wafer and an SOI wafer for forming an SOI layer on a transparent insulating substrate. In addition, this application relates to the following Japanese patent application. In a designated country where insertion by citing a document is recognized, the present invention is incorporated into the present application by referring to the contents described in the following application and is a part of the description of the present application.

일본 특허 출원 2004-380587 출원일 2004년 12월28일Japanese Patent Application 2004-380587 Filed December 28, 2004

일본 특허 출원 2005-374892 출원일 2005년 12월 27일 Japanese Patent Application 2005-374892 Filed December 27, 2005

절연체 상에 실리콘 단결정 층이 형성된 SOI(Silicon On Insulator) 구조를 갖는 SOI 웨이퍼는 고밀도의 반도체 집적 회로를 제작하는 데 적당하며, 예컨대 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display; 박막 트랜지스터 액정 디스플레이) 등의 광학 디바이스에도 기대되고 있다. SOI wafers having a silicon on insulator (SOI) structure in which a silicon single crystal layer is formed on an insulator are suitable for fabricating high-density semiconductor integrated circuits, for example, thin film transistor-liquid crystal displays (TFT-LCDs). It is also expected in such optical devices.

이러한 광학 디바이스에는, 예컨대 투명한 석영 기판 상에 SOI 층을 형성한 SOI 웨이퍼를 이용하고 있다. 이 경우, 기판이 완전한 절연체이므로, SOI 층 중의 캐리어의 이동도가 기판의 영향을 받지 않고 매우 높게 되며, 특히 고주파로 구동 된 경우의 효과가 현저하다. In such an optical device, for example, an SOI wafer having an SOI layer formed on a transparent quartz substrate is used. In this case, since the substrate is a complete insulator, the carrier mobility in the SOI layer becomes very high without being influenced by the substrate, and the effect in particular when driven at a high frequency is remarkable.

예컨대 석영 기판 상에 다결정 실리콘의 박막을 CVD법 등에 의해 형성한 경우에는, LCD의 표시 고속화와 고선명화의 지표인 전자 이동도의 최대치가 P 형에서 100 ㎠/V·sec이고, N 형에서 200 ㎠/V·sec 정도이지만, SOI 층의 경우는 이것과 비교하여 더욱 고속화가 기대될 수 있다. 더구나, 이러한 SOI 웨이퍼에서는, TFT 영역의 주변에 구동 회로를 일체로 형성할 수도 있으므로, 고밀도의 실장을 행할 수 있다. For example, when a thin film of polycrystalline silicon is formed on a quartz substrate by the CVD method or the like, the maximum value of electron mobility, which is an index of LCD display speed and high definition, is 100 cm 2 / Vsec in the P type, and 200 in the N type. Although about cm 2 / V · sec, in the case of the SOI layer, higher speed can be expected in comparison with this. Moreover, in such an SOI wafer, since a drive circuit can also be integrally formed around the TFT area, high-density mounting can be performed.

이러한 광학 디바이스에 이용되는 SOI 웨이퍼는, SOI 층의 두께를 예컨대 0.5 ㎛ 이하 정도로 얇게 해야만 한다. 따라서 석영 기판과 SOI 층의 접합은, 그러한 두께까지 SOI 층을 박막화하기 위한 연삭, 연마, 또는 디바이스 제작시에 SOI 층에 걸리는 열적, 기계적 응력에 견디도록 강고히 접합할 필요가 있다. 이 때문에, 고온 열처리에 의해 결합력을 높이는 것이 요구된다. SOI wafers used in such optical devices must thin the thickness of the SOI layer to, for example, 0.5 μm or less. Therefore, the bonding of the quartz substrate to the SOI layer needs to be firmly bonded to withstand the thermal and mechanical stresses applied to the SOI layer during grinding, polishing, or device fabrication to thin the SOI layer to such a thickness. For this reason, it is required to raise the bonding force by high temperature heat processing.

그러나 석영 기판과 SOI 층에서는 열팽창계수가 상이하기 때문에, 접합하기 위한 가열 처리 중에, 혹은 접합 후의 냉각 중에, 또는 연삭, 연마 중에 열적 변형에 의한 응력이 생겨, 석영 기판 또는 SOI 층에 균열이 발생하거나, 이들이 박리되어 파손되는 경우가 있었다. 이러한 문제는 절연성 투명 기판이 석영 기판인 경우로 한정되지 않으며, 단결정 실리콘 웨이퍼를 열팽창계수가 다른 기판과 접합하는 경우에도 필연적으로 생기는 문제이다. However, since the coefficient of thermal expansion differs between the quartz substrate and the SOI layer, stresses due to thermal deformation occur during heat treatment for bonding, cooling after bonding, or during grinding and polishing, resulting in cracking of the quartz substrate or SOI layer. They may peel and break. This problem is not limited to the case where the insulating transparent substrate is a quartz substrate, and this problem inevitably occurs even when the single crystal silicon wafer is bonded with another substrate having a thermal expansion coefficient.

이러한 문제를 해결하기 위하여 수소 이온 주입 박리법을 이용하고 있는 SOI 웨이퍼의 제조 방법으로서, 결합 열처리 공정과 박막화 공정을 교대로 단계적으로 행하여, 열처리시에 발생하는 열응력의 영향을 완화시키는 기술이 개시되어 있다(예컨대 특허 문헌 1 참조). In order to solve such a problem, a method of manufacturing an SOI wafer using a hydrogen ion implantation peeling method is disclosed, in which a combined heat treatment step and a thinning step are alternately performed step by step to alleviate the effects of thermal stress generated during heat treatment. (For example, refer patent document 1).

한편, 이러한 SOI 웨이퍼의 SOI 층에 TFT로서 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)를 제작한 경우에는, 기판이 투명하기 때문에, 기판의 이면으로부터 MOSFET의 채널 영역에 광이 입사함으로써 누설 전류(광 누설 전류)가 발생하여, 디바이스의 특성을 열화시키는 경우가 있다. On the other hand, when a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is fabricated as a TFT in the SOI layer of such an SOI wafer, since the substrate is transparent, light is emitted from the rear surface of the substrate to the channel region of the MOSFET. When incident, leakage current (photo leakage current) is generated, which may deteriorate the characteristics of the device.

이에 대하여, 기판과 SOI 층의 사이에 차광층을 형성하여, 기판의 이면으로부터의 광의 입사를 막아, 광 누설 전류의 발생을 방지하는 기술이 개시되어 있다(예컨대 특허 문헌 2 참조). On the other hand, the technique which forms a light shielding layer between a board | substrate and an SOI layer, prevents incidence of light from the back surface of a board | substrate, and prevents generation of a light leakage current is disclosed (for example, refer patent document 2).

특허 문헌 1 : 특허 공개 평성11-145438호 공보Patent Document 1: Patent Publication No. Hei 11-145438

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 평성10-293320호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-293320

본 발명은, 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 형성하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법에 있어서, 투명 절연성 기판과 SOI 층의 열팽창계수의 차이에 기인한 열적 변형, 박리, 균열 등의 발생을 간단한 공정으로 방지할 수 있고, 또한 SOI 층에 반도체 디바이스를 제작할 때의 광 누설 전류를 억제할 수 있는 SOI 웨이퍼의 제조 방법 및 SOI 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention provides a method of manufacturing an SOI wafer which forms an SOI layer on a transparent insulating substrate, wherein the occurrence of thermal deformation, peeling, and cracking due to a difference in thermal expansion coefficient between the transparent insulating substrate and the SOI layer is prevented by a simple process. It is an object of the present invention to provide a method for producing an SOI wafer and an SOI wafer capable of suppressing light leakage current when a semiconductor device is manufactured in an SOI layer.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 단결정 실리콘 웨이퍼와 투명 절연성 기판을 접합한 후, 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 박막화함으로써 상기 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 형성하여 SOI 웨이퍼를 제조하는 방법에 있어서, 적어도, In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing an SOI wafer by bonding a single crystal silicon wafer and a transparent insulating substrate, and then forming a SOI layer on the transparent insulating substrate by thinning the single crystal silicon wafer. At least,

쵸크랄스키법에 의해 전면(全面)이 OSF 영역 외측의 N 영역으로 되는 단결정 실리콘을 육성하고, 이것을 슬라이스하여 웨이퍼를 제작하는 공정과, A step of growing a single crystal silicon whose entire surface becomes an N region outside the OSF region by the Czochralski method, slicing this to form a wafer, and

상기 제작한 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터 수소 이온 또는 희가스 이온 중 적어도 한쪽을 주입하여, 웨이퍼 중에 이온 주입층을 형성하는 공정과, Implanting at least one of hydrogen ions or rare gas ions from the surface of the produced N-region single crystal silicon wafer to form an ion implantation layer in the wafer;

상기 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 이온 주입면 및/또는 상기 투명 절연성 기판의 표면을 플라즈마 및/또는 오존으로 처리하는 공정과, Treating the ion implantation surface of the N region single crystal silicon wafer and / or the surface of the transparent insulating substrate with plasma and / or ozone;

상기 처리를 한 표면을 접합면으로 하여, 상기 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 이온 주입면과 상기 투명 절연성 기판의 표면을 실온에서 밀착시켜 접합하는 공정과, Bonding the surface of the N region single crystal silicon wafer and the surface of the transparent insulating substrate to be in close contact with each other at room temperature;

상기 이온 주입층에 충격을 가하여 단결정 실리콘 웨이퍼를 기계적으로 박리하여, 상기 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 형성하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법을 제공한다(청구항 1). A method of manufacturing an SOI wafer is provided, wherein a step of forming an SOI layer on the transparent insulating substrate by mechanically peeling a single crystal silicon wafer by applying an impact to the ion implantation layer (claim 1).

이와 같이, 본 발명에서는, 쵸크랄스키법에 의해 전면이 OSF 영역 외측의 N 영역으로 되는 단결정 실리콘을 육성하고, 이것을 슬라이스한 웨이퍼, 즉 공공(空孔)형 결함이나 격자간 실리콘에 의한 결함 등의 Grown-in 결함이 거의 존재하지 않는 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼를 이용하고 있다. 그리고, 상기 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터 이온 주입을 행하고, 그 이온 주입면 및/또는 투명 절연성 기판의 표면을 플라즈마 및/또는 오존으로 처리하면, 웨이퍼의 이온 주입면 및/또는 기판의 표면에 OH 기가 증가하여 활성화된다. 따라서 이러한 상태에서 상기 처리를 한 표면을 접합면으로 하여, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼와 투명 절연성 기판을 실온에서 밀착시켜 접합하면, 밀착시킨 면이 수소 결합에 의해 강고히 접합되기 때문에, 그 후 결합력을 높이는 고온 열처리를 하지 않더라도 충분히 강고한 접합으로 된다. 또한, 이와 같이 접합면이 강고히 접합되어 있으므로, 그 후 이온 주입층에 충격을 가하여 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼를 기계적으로 박리하여, 투명 절연성 기판 상에 얇은 SOI 층을 형성할 수 있으므로, 박리를 위한 열처리를 행하지 않더라도 박막화를 행할 수 있다. 따라서 투명 절연성 기판과 단결정 실리콘 웨이퍼의 열팽창계수의 차이에 기인한 열적 변형, 박리, 균열 등을 발생시키지 않으면서 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다. 또한, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼에 수소 이온 주입 박리법을 이용하기 때문에, 얇고 막 두께 균일성이 우수하며, Grown-in 결함이 거의 존재하지 않는 결정성이 우수한 N 영역의 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다. 또한, SOI 층이 N 영역으로 이루어지기 때문에, SOI 층에 반도체 디바이스를 제작하는 경우에, 광 누설 전류에 의한 소자의 특성 열화를 억제할 수 있다. As described above, in the present invention, a single crystal silicon whose front surface is an N region outside the OSF region is grown by the Czochralski method, and the wafer obtained by slicing this, that is, a defect caused by vacancy defects or interstitial silicon, etc. An N-region single crystal silicon wafer is used in which almost no Grown-in defects exist. When ion implantation is performed from the surface of the N region single crystal silicon wafer, and the ion implantation surface and / or the surface of the transparent insulating substrate are treated with plasma and / or ozone, the ion implantation surface of the wafer and / or the surface of the substrate is The OH group is increased and activated. Therefore, in this state, when the surface subjected to the above treatment is used as the bonding surface, and the N region single crystal silicon wafer and the transparent insulating substrate are brought into close contact with each other at room temperature, the bonded surface is firmly bonded by hydrogen bonding. The height becomes a sufficiently strong joint even without high temperature heat treatment. In addition, since the bonding surface is firmly bonded in this manner, the ion implantation layer is then impacted to mechanically peel off the N region single crystal silicon wafer, thereby forming a thin SOI layer on the transparent insulating substrate. Even if the heat treatment is not performed, the thin film can be formed. Therefore, the SOI wafer can be manufactured without causing thermal deformation, peeling, cracking or the like due to the difference in the thermal expansion coefficient between the transparent insulating substrate and the single crystal silicon wafer. In addition, since the hydrogen ion implantation and stripping method is used for the N region single crystal silicon wafer, an SOI wafer having an N region SOI layer having a thin, excellent film thickness uniformity and excellent crystallinity with little growth-in defects is provided. It can manufacture. In addition, since the SOI layer is composed of N regions, when fabricating a semiconductor device in the SOI layer, deterioration of characteristics of the device due to light leakage current can be suppressed.

여기서 N 영역에 있어서, 쵸크랄스키(CZ)법에 의해 단결정 실리콘을 육성하는 경우의 인상(引上) 속도와, 육성되는 단결정 실리콘의 결함과의 관계에 관해서 설명한다. Here, the relationship between the pulling rate in the case of growing single crystal silicon by the Czochralski (CZ) method and the defect of the grown single crystal silicon in the N region will be described.

결정중 고액계면 근방의 온도 구배(G)로 되는 노내 구조(핫존)를 사용한 CZ 인상기에 의해 결정축 방향으로 성장 속도(V)를 변화시킨 경우에, 도 2에 도시한 바와 같은 결함 분포도를 얻을 수 있다. 결함 분포도는 종축을 V(mm/min)로 하고 있으며, FPD, LSTD, COP 등과 같이 공공형 결함이 많이 존재하는 V 영역과, LSEPD, LFPD 등과 같이 격자간 실리콘에 의한 결함이 많이 존재하는 I 영역이 있지만, 이들 사이에 있으며, 공공형 결함 또는 격자간 실리콘에 의한 결함 등과 같은 Grown-in 결함이 거의 존재하지 않는 영역이 N 영역이라 불리는 영역이다. 또한, V 영역의 경계 부근에는 OSF(Oxidation induced Stack in Fault; 산화 유기 적층 결함)으로 불리는 결함이 발생하는 OSF 영역이 존재한다. 이와 같이, N 영역은 OSF 영역의 외측에 있다. 또한, N 영역은, OSF 영역의 외측에 인접하는 Nv 영역과, I 영역에 인접하는 Ni 영역을 갖는다. 그리고 핫존의 설계와 성장 속도의 조정에 의해서 V/G를 제어하는 것으로, 전면이 OSF 영역 외측의 N 영역으로 되는 단결정 실리콘을 얻을 수 있다. In the case where the growth rate (V) is changed in the crystal axis direction by a CZ puller using an in-furnace structure (hot zone) that becomes a temperature gradient (G) near the solid-liquid interface in the crystal, a defect distribution diagram as shown in FIG. 2 can be obtained. have. The defect distribution has a vertical axis of V (mm / min), a V region in which many public defects exist such as FPD, LSTD, and COP, and an I region in which many defects due to interstitial silicon, such as LSEPD and LFPD, exist. However, there is a region called N region where there is little Grown-in defect between them, such as void type defect or defect caused by interstitial silicon. In addition, near the boundary of the V region, there exists an OSF region where a defect called an OSF (Oxidation induced Stack in Fault) occurs. In this way, the N region is outside the OSF region. In addition, the N region has an Nv region adjacent to the outside of the OSF region and a Ni region adjacent to the I region. By controlling the V / G by adjusting the design of the hot zone and the growth rate, it is possible to obtain single crystal silicon whose front surface is the N region outside the OSF region.

이 경우, 상기 육성한 단결정 실리콘을, Cu 증착법에 의해 검출되는 결함 영역을 포함하지 않도록 하는 것이 바람직하다(청구항 2). In this case, it is preferable that the grown single crystal silicon does not include the defect region detected by the Cu deposition method (claim 2).

이와 같이, 육성하는 단결정 실리콘이 Cu 증착법에 의해 검출되는 결함 영역을 포함하지 않도록 하면, Grown-in 결함이 더욱 적어지고, 결정성이 매우 높은 고품질의 SOI 층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 광 누설 전류의 발생을 더욱 억제할 수 있다. In this way, when the grown single crystal silicon does not include the defect region detected by the Cu deposition method, the grown-in defects are further reduced, and a high-quality SOI layer having very high crystallinity can be formed. Thereby, generation | occurrence | production of a light leakage current can be suppressed further.

또한, Cu 증착법이란, Cu 이온이 녹아있는 액체 중에서, 웨이퍼 표면에 형성된 산화막에 전위를 인가하면, 산화막이 열화되어 있는 부위에는 전류가 흘러, Cu 이온이 Cu로 되어 석출되는 것을 이용한 평가 방법이다. 도 2의 결함 분포도에 나타낸 바와 같이, Cu 증착법에 의해 결함이 검출되는 영역은, Nv 영역의 일부로서 OSF 영역에 인접하는 영역에 존재한다(이하, Cu 증착 결함 영역으로 칭하는 경우도 있음). 이러한 Cu 증착 결함 영역에서, 산화막이 열화되기 쉬운 부분에는 극미소인 COP 등의 결함이 존재하는 것으로 알려져 있다. In addition, the Cu vapor deposition method is an evaluation method using a current in which a potential is applied to an oxide film formed on the wafer surface in a liquid in which Cu ions are melted, and a current flows to a portion where the oxide film is deteriorated and Cu ions become Cu. As shown in the defect distribution diagram of FIG. 2, a region where a defect is detected by the Cu deposition method exists in a region adjacent to the OSF region as part of the Nv region (hereinafter sometimes referred to as Cu deposition defect region). In such a Cu deposition defect area, it is known that defects, such as a very small COP, exist in the part which an oxide film tends to deteriorate.

또한, 상기 접합하는 공정을 행한 후, 그 접합된 웨이퍼를 100∼300℃에서 열처리하여 결합력을 높이는 공정을 행하고, 그 후 상기 SOI 층을 형성하는 공정을 행하는 것이 바람직하다(청구항 3). In addition, after performing the bonding step, it is preferable to perform a step of increasing the bonding strength by heat-treating the bonded wafer at 100 to 300 ° C, and then forming the SOI layer (claim 3).

이와 같이, 접합한 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼 및 투명 절연성 기판을, 열적 변형이 발생하지 않는 100∼300℃의 저온으로 열처리하여 보다 결합력을 높이고 나서, 이온 주입층에 충격을 가하여 기계적인 박리 공정을 행하면, 기계적 응력에 의한 접합면의 박리, 균열 등의 발생을 더 확실하게 방지하면서 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다. In this way, the bonded N region single crystal silicon wafer and the transparent insulating substrate are heat treated at a low temperature of 100 to 300 ° C. without thermal deformation to increase the bonding force, and then subjected to a mechanical peeling process by applying an impact to the ion implantation layer. In addition, the SOI wafer can be manufactured while more reliably preventing occurrence of peeling, cracking, or the like due to mechanical stress.

또한, 상기 SOI 층을 형성하는 공정에 의해 얻어진 SOI 웨이퍼의 SOI 층의 표면에 경면 연마를 하는 것이 바람직하다(청구항 4). In addition, it is preferable to perform mirror polishing on the surface of the SOI layer of the SOI wafer obtained by the step of forming the SOI layer (claim 4).

이와 같이, SOI 층을 형성하는 공정에 의해 얻어진 SOI 웨이퍼의 SOI 층의 표면에 경면 연마를 하면, SOI 층을 형성하는 공정에서 생긴 SOI 층의 표면 거칠음 또는 이온 주입 공정에서 발생한 결정 결함 등을 제거할 수 있으며, 표면이 경면 연마된 평활한 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다. As such, when mirror polishing the surface of the SOI layer of the SOI wafer obtained by the step of forming the SOI layer, the surface roughness of the SOI layer generated in the step of forming the SOI layer or the crystal defects generated in the ion implantation step can be removed. And an SOI wafer having a smooth SOI layer whose surface is mirror polished.

또한, 상기 투명 절연성 기판을, 석영 기판, 사파이어(알루미나) 기판, 유리 기판 중 어느 것으로 하는 것이 바람직하다(청구항 5). Moreover, it is preferable to make the said transparent insulating board | substrate into either a quartz substrate, a sapphire (alumina) board | substrate, or a glass substrate (claim 5).

이와 같이, 투명 절연성 기판을 석영 기판, 사파이어(알루미나) 기판, 유리 기판 중 어느 것으로 하면, 이들은 광학적 특성이 양호한 투명 절연성 기판이기 때문에, 광학 디바이스 제작에 적합한 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다. Thus, when the transparent insulating substrate is any of a quartz substrate, a sapphire (alumina) substrate, and a glass substrate, since these are transparent insulating substrates with good optical characteristics, an SOI wafer suitable for optical device production can be produced.

여기서, 유리 기판으로서는, 일반적인 청판 유리 외에, 백판 유리, 붕규산 유리, 무알칼리 붕규산 유리, 알루미노 붕규산 유리, 결정화 유리 등을 이용할 수 있다. 또한, 청판 유리 등과 같이 알칼리 금속을 포함하는 유리 기판을 이용하는 경우에는, 표면으로부터의 알칼리 금속의 확산을 방지하도록, 유리 기판의 표면에 스핀-온 유리(Spin-on Glass)에 의한 확산 방지막을 형성하는 것이 바람직하다. Here, as a glass substrate, besides general blue plate glass, a white plate glass, borosilicate glass, an alkali free borosilicate glass, an alumino borosilicate glass, a crystallized glass, etc. can be used. In addition, in the case of using a glass substrate containing an alkali metal, such as blue glass, a diffusion preventing film by spin-on glass is formed on the surface of the glass substrate so as to prevent diffusion of the alkali metal from the surface. It is desirable to.

또한, 상기 이온 주입층을 형성할 때의 이온 주입 선량을 8×1O16/㎠보다 크게 하는 것이 바람직하다(청구항 6). Moreover, it is preferable to make ion implantation dose at the time of forming the said ion implantation layer larger than 8 * 10 <16> / cm <2> (claim 6).

이와 같이, 이온 주입층을 형성할 때의 이온 주입 선량을, 8× 1016/㎠보다 크게 함으로써 기계 박리를 용이하게 행할 수 있다. Thus, by peeling an ion implantation dose at the time of forming an ion implantation layer more than 8x10 <16> / cm <2>, mechanical peeling can be performed easily.

또한, 본 발명은 전술한 항 중 어느 하나의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼를 제공한다(청구항 7). The present invention also provides an SOI wafer, which is produced by the manufacturing method of any one of the preceding claims (claim 7).

이와 같이, 전술한 항 중 어느 하나의 제조 방법에 의해 제조된 SOI 웨이퍼라면, 제조 시에 열적 변형, 박리, 균열 등이 발생하지 않으며, 또한 각종 디바이스 제작에 유용하고, 얇고 막 두께 균일성이 우수하며, N 영역으로서 결정성이 특히 우수하여, 캐리어 이동도가 높은 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼로 된다. 또한, SOI 층에 MOSFET 등을 제작한 경우에는, 광 누설 전류에 의한 소자의 특성 열화가 억제된 SOI 웨이퍼로 된다. As described above, if the SOI wafer manufactured by the manufacturing method of any one of the above-mentioned items does not generate thermal deformation, peeling, cracking, etc. at the time of manufacture, it is also useful for manufacturing various devices, and is thin and has excellent film thickness uniformity. In addition, the crystallinity is particularly excellent as the N region, resulting in an SOI wafer having an SOI layer on a transparent insulating substrate having high carrier mobility. In the case where a MOSFET or the like is fabricated in the SOI layer, the SOI wafer is obtained in which the deterioration of characteristics of the device due to the light leakage current is suppressed.

또한, 본 발명은, 투명 절연성 기판 상에 두께가 0.5 ㎛ 이하인 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼로서, 상기 SOI 층은, 전면이 OSF 영역 외측의 N 영역이며, 또한 캐리어의 이동도가 N 형에서 250 ㎠/V·sec 이상이고, P 형에서 150 ㎠/V·sec 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼를 제공한다(청구항 8). The present invention also provides an SOI wafer having an SOI layer having a thickness of 0.5 μm or less on a transparent insulating substrate, wherein the SOI layer has a front surface of an N region outside the OSF region and a carrier mobility of 250 cm 2 in an N type. An SOI wafer is provided which is at least / Vsec and at least 150 cm 2 / Vsec in a P type (claim 8).

이와 같이, 투명 절연성 기판 상에 두께가 0.5 ㎛ 이하인 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼로서, SOI 층은, 전면이 OSF 영역 외측의 N 영역이며, 또한 캐리어의 이동도가 N 형에서 250 ㎠/V·sec 이상이고, P 형에서 150 ㎠/V·sec 이상으로 되는 SOI 웨이퍼라면, 광학 디바이스에 알맞게 얇고, N 영역으로서 결정성이 특히 우수하여, 캐리어 이동도가 높은 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼로 된다. 또한, SOI 층에 MOSFET 등을 제작한 경우에는, 광 누설 전류에 의한 소자의 특성 열화가 억제된 SOI 웨이퍼로 된다. As described above, an SOI wafer having an SOI layer having a thickness of 0.5 μm or less on a transparent insulating substrate, wherein the SOI layer has a front surface of an N region outside the OSF region and a carrier mobility of 250 cm 2 / V · sec in N type. If the SOI wafer is 150 cm 2 / V sec or more in the P-type, the SOI having a SOI layer on the transparent insulating substrate having a high carrier mobility, which is thin and suitable for the optical device and particularly excellent in the N region. It becomes a wafer. In the case where a MOSFET or the like is fabricated in the SOI layer, the SOI wafer is obtained in which the deterioration of characteristics of the device due to the light leakage current is suppressed.

이 경우, 상기 SOI 층은, Cu 증착법에 의해 검출되는 결함 영역을 포함하지 않는 것이 바람직하다(청구항 9). In this case, it is preferable that the SOI layer does not include a defect region detected by the Cu deposition method (claim 9).

이와 같이, SOI 층이 Cu 증착법에 의해 검출되는 결함 영역을 포함하고 있지 않으면, 광 누설 전류가 더욱 억제된다. In this manner, if the SOI layer does not include the defect region detected by the Cu deposition method, the light leakage current is further suppressed.

본 발명의 SOI 웨이퍼의 제조 방법에 따르면, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼와 투명 절연성 기판을 접합하기 전에, 접합할 표면을 플라즈마 및/또는 오존으로 처리함으로써 표면에 OH 기가 증가하여 활성화되기 때문에, 이러한 상태에서 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼와 투명 절연성 기판을 실온에서 밀착시켜 접합하면, 밀착시킨 면이 수소 결합에 의해 강고히 접합한다. 따라서, 그 후 결합력을 높이는 고온 열처리를 하지 않더라도 충분히 강고한 접합으로 된다. 또한, 이와 같이 접합면이 강고히 접합되어 있기 때문에, 그 후 이온 주입층에 충격을 가하여 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼를 기계적으로 박리하여, 투명 절연성 기판 상에 얇은 SOI 층을 형성할 수 있다. 따라서 박리를 위한 열처리를 행하지 않더라도 박막화를 행할 수 있다. 이와 같이 하여, 투명 절연성 기판과 단결정 실리콘의 열팽창 계수의 차이에 기인한 열적 변형, 박리, 균열 등이 발생하지 않으면서 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다. According to the method for manufacturing the SOI wafer of the present invention, before bonding the N region single crystal silicon wafer and the transparent insulating substrate, in this state, since the OH group is increased and activated on the surface by treating the surface to be bonded with plasma and / or ozone. When the N region single crystal silicon wafer and the transparent insulating substrate are brought into close contact with each other at room temperature, the surface to be closely bonded is firmly joined by hydrogen bonding. Therefore, even if it does not perform the high temperature heat processing which raises a bonding force after that, it will become a sufficiently strong joint. In addition, since the bonding surface is firmly bonded in this manner, the ion implantation layer can then be impacted to mechanically peel off the N region single crystal silicon wafer, thereby forming a thin SOI layer on the transparent insulating substrate. Therefore, the film can be thinned even if the heat treatment for peeling is not performed. In this manner, the SOI wafer can be manufactured without thermal deformation, peeling, cracking or the like caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the transparent insulating substrate and the single crystal silicon.

또한, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼에 수소 이온 주입 박리법을 이용하기 때문에, 얇고 막 두께 균일성이 우수하며, Grown-in 결함이 거의 존재하지 않는 결정성이 우수한 N 영역의 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다. 또한, SOI 층이 N 영역으로 이루어지기 때문에, SOI 층에 반도체 디바이스를 제작한 경우에, 광 누설 전류에 의한 소자의 특성 열화를 억제할 수 있다. In addition, since the hydrogen ion implantation and stripping method is used for the N region single crystal silicon wafer, an SOI wafer having an N region SOI layer having a thin, excellent film thickness uniformity and excellent crystallinity with little growth-in defects is provided. It can manufacture. In addition, since the SOI layer is composed of N regions, when a semiconductor device is fabricated in the SOI layer, deterioration of characteristics of the device due to light leakage current can be suppressed.

또한, 본 발명의 SOI 웨이퍼는, 제조 시에 열적 변형, 박리, 균열 등이 발생하지 않으며, 또한 각종 디바이스 제작에 유용하며, 얇고 막 두께 균일성이 우수하며, N 영역으로서 결정성이 특히 우수하여, 캐리어 이동도가 높은 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼로 할 수 있다. 또한, SOI 층에 MOSFET 등을 제작한 경우에는, 광 누설 전류에 의한 소자의 특성 열화가 억제된 SOI 웨이퍼로 할 수 있다. In addition, the SOI wafer of the present invention does not generate thermal deformation, peeling, cracking, etc. at the time of manufacture, and is useful for manufacturing various devices, is thin and has excellent film thickness uniformity, and particularly excellent crystallinity as the N region. It can be set as the SOI wafer which has an SOI layer on the transparent insulating substrate with high carrier mobility. In the case where a MOSFET or the like is produced in the SOI layer, the SOI wafer can be obtained in which the deterioration of the characteristics of the device due to the light leakage current is suppressed.

또한, 본 발명의 SOI 웨이퍼는, 열적 변형, 박리, 균열 등이 없고 충분히 얇은 0.5 ㎛ 이하의 SOI 층을 지니고, 캐리어의 이동도가 N 형에서 250 ㎠/V·sec 이상이고, P 형에서 15O ㎠/V·sec 이상으로 높아서, 고속, 고선명의 표시를 할 수 있는 우수한 성능을 갖는 TFT-LCD의 제작에 알맞은 SOI 웨이퍼이며, 또한 SOI 층이 N 영역이므로, MOSFET를 제작한 경우에는 광 누설 전류를 억제할 수 있는 SOI 웨이퍼로 된다. In addition, the SOI wafer of the present invention has a SOI layer of 0.5 µm or less that is sufficiently thin without thermal deformation, peeling, cracking, etc., and carrier mobility is 250 cm 2 / V · sec or more in N type, and 15O in P type. It is a SOI wafer suitable for the production of TFT-LCD having a high performance of 2 cm / V · sec or more and capable of displaying high speed and high definition, and the SOI layer is in the N region, so that the light leakage current is obtained when the MOSFET is manufactured. The SOI wafer can be suppressed.

도 1은 본 발명에 따른 SOI 웨이퍼의 제조 방법의 일례를 도시하는 공정도이고, 1 is a process chart showing an example of a method of manufacturing an SOI wafer according to the present invention;

도 2는 CZ법에 의해 육성되는 단결정 실리콘의 결함 영역을 도시하는 개략도이다. 2 is a schematic diagram showing a defective area of single crystal silicon grown by the CZ method.

전술한 바와 같이, 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 형성하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법에 있어서, 투명 절연성 기판과 SOI 층의 열팽창계수의 차이에 기인한 열적 변형, 박리, 균열 등의 발생을 해결하도록, 수소 이온 주입 박리법을 이용하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법으로서, 접합 열처리 공정과 박막화 공정을 교대로 단계적으로 실행하고, 열처리시에 발생하는 열응력의 영향을 완화하는 기술이 개시되어 있다. As described above, in the SOI wafer manufacturing method for forming the SOI layer on the transparent insulating substrate, to solve the occurrence of thermal deformation, peeling, cracking, etc. due to the difference in the thermal expansion coefficient of the transparent insulating substrate and the SOI layer, As a method for producing an SOI wafer using a hydrogen ion implantation peeling method, a technique is disclosed in which a bonding heat treatment step and a thinning step are alternately performed step by step to mitigate the effects of thermal stress generated during heat treatment.

그러나, SOI 웨이퍼의 생산성 향상을 위해, 보다 공정수가 적고, 단시간으로 상기 문제를 해결하는 기술이 요구되고 있다. However, in order to improve the productivity of SOI wafers, there is a need for a technology that solves the above problems in a short time and a shorter time.

이에 따라, 본원의 발명자들은, 접합하는 면에 미리 플라즈마 및/또는 오존 처리를 행함으로써 열처리를 하지 않더라도 접합 강도를 높게 할 수 있으며, 또한 박리시에도 열처리에 의하지 않고 기계적으로 박리를 행하여, 0.5 ㎛ 이하의 두께의 SOI 층으로 할 수 있다는 것에 이르렀다. As a result, the inventors of the present application can increase the bonding strength even if the surface to be bonded is subjected to plasma and / or ozone treatment in advance, and can also be mechanically peeled without the heat treatment at the time of peeling, and thus 0.5 탆. It came to be able to be made into the SOI layer of the following thickness.

또한, 종래에는, 이러한 SOI 웨이퍼의 SOI 층에 MOSFET를 제작한 경우, 기판이 투명하기 때문에, 기판의 이면으로부터 MOSFET의 채널 영역에 광이 입사함으로써 광 누설 전류가 발생하여, 디바이스의 특성이 열화되는 경우가 있었다. In addition, conventionally, when a MOSFET is fabricated in the SOI layer of such an SOI wafer, since the substrate is transparent, light leakage current is generated by light entering the channel region of the MOSFET from the back surface of the substrate, resulting in deterioration of device characteristics. There was a case.

이에 대하여, 본원의 발명자들은, SOI 층을 전면(全面)이 OSF 영역 외측의 N 영역으로 이루어지게 함으로써, 그러한 광 누설 전류를 억제할 수 있다는 것을 발견했다. 이와 같이 N 영역으로 이루어지는 SOI 층을 이용함으로 인하여 광 누설 전류가 억제되는 원리는 분명하지는 않지만, SOI 층의 Grown-in 결함, 특히 크기가 통상 30∼130 ㎚인 COP에 의한 광 산란이 광 누설 전류의 발생과 관계가 있는 것이 아닌가 생각된다. In contrast, the inventors of the present application have found that such a light leakage current can be suppressed by having the entire SOI layer consist of the N region outside the OSF region. Although the principle of suppressing the light leakage current by using the SOI layer composed of the N region is not clear, the light leakage current due to the Grown-in defect of the SOI layer, especially COP having a size of 30 to 130 nm is usually It seems to be related to the occurrence of.

특허 문헌 2와 같이, 기판과 SOI 층의 사이에 차광막을 설치하면, MOSFET의 채널 영역으로 직접 입사하는 광을 차광할 수 있다. 그러나 한쪽에서, MOSFET의 양단에 존재하며 면적도 큰 소스, 드레인 영역에 입사한 미광이, COP에 산란되어 채널 영역에 입사함에 의해서도 광 누설 전류가 발생하는 것이 아닌가 생각된다. 그리고, N 영역의 SOI 층이라면, 여기에 제작된 소스, 드레인 영역에는 COP가 거의 존재하지 않기 때문에, COP에 의한 파장 400 ㎚ 이상의 가시광의 산란이 발생하지 않고, 따라서 이러한 산란에 의해서 MOSFET의 채널 영역에 입사하는 광이 감소하는 것은 아닌가 생각된다. As in Patent Document 2, when a light shielding film is provided between the substrate and the SOI layer, light incident directly on the channel region of the MOSFET can be shielded. However, it is conceivable that light leakage current may be generated even when stray light which exists at both ends of the MOSFET and enters the source and drain regions having a large area is scattered by the COP and enters the channel region. In the case of the SOI layer in the N region, since COP is hardly present in the source and drain regions fabricated therein, scattering of visible light with a wavelength of 400 nm or more due to COP does not occur, and accordingly, such scattering causes the channel region of the MOSFET. It is thought that the light which enters into is reduced.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들로 한정되는 것은 아니다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although embodiment of this invention is described concretely, this invention is not limited to these.

도 1은 본 발명에 따른 SOI 웨이퍼의 제조 방법의 일례를 도시하는 공정도이다. 1 is a process chart showing an example of a method for manufacturing an SOI wafer according to the present invention.

우선, CZ법에 의해, 전면이 OSF 영역 외측의 N 영역으로 되는 단결정 실리콘을 육성하고, 이것을 슬라이스하여 웨이퍼를 제작한다(공정 A). First, by the CZ method, single crystal silicon whose front surface becomes the N region outside the OSF region is grown, and this is sliced to produce a wafer (step A).

전면이 N 영역으로 되는 단결정 실리콘을 육성하는 데에는, 예컨대 도 2의 결함 분포도에 있어서, CZ법에 의한 인상(引上) 중의 단결정 실리콘의 성장 속도(인상 속도)를 고속으로부터 저속으로 점감시킨 경우에, 링형으로 발생하는 OSF 영역이 소멸하는 경계의 성장 속도 이하이면서, 성장 속도를 더욱 점감시킨 경우에 I 영역으로 되는 경계의 성장 속도 이상의 성장 속도로 제어하여 결정을 육성하면 좋다. For the growth of single crystal silicon having the entire surface in the N region, for example, in the defect distribution diagram of FIG. 2, when the growth rate (raising rate) of the single crystal silicon during pulling up by the CZ method is decreased from high speed to low speed When the growth rate is further reduced while the growth rate is further reduced at or below the boundary where the OSF region generated in the ring form disappears, the crystal may be grown by controlling the growth rate at or above the growth rate of the boundary forming the I region.

이와 같이 육성한 전면 N 영역의 단결정 실리콘을, 내주 날을 갖는 종래의 슬라이서 혹은 와이어 쏘우 등의 절단 장치로 슬라이스한 후, 모따기, 래핑, 에칭, 연마 등의 통상의 공정에 의해 N 영역 실리콘 단결정 웨이퍼를 제작한다. The single crystal silicon in the front N region thus grown is sliced by a cutting device such as a conventional slicer or wire saw having an inner edge, and then subjected to an N region silicon single crystal wafer by a common process such as chamfering, lapping, etching, and polishing. To produce.

단결정 실리콘 웨이퍼로서는 N 영역이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 직경이 100∼300 ㎜이고, 도전형이 P 형 또는 N 형이며, 저항율이 10 Ωㆍ㎝ 정도인 것으로 할 수 있다. The single crystal silicon wafer is not particularly limited as long as it is in the N region. For example, the diameter is 100 to 300 mm, the conductivity type is P type or N type, and the resistivity is about 10 Ω · cm.

또한, 바람직하게는, 이때 육성하는 단결정 실리콘을 Cu 증착법에 의해 검출 되는 결함 영역을 포함하지 않는 것으로 한다. 이를 위해서는, 제어하는 성장 속도를, OSF 영역 소멸 후에 잔존하는 Cu 증착 결함 영역이 소멸하는 경계의 성장 속도 이하로 하면 좋다. Further, preferably, the single crystal silicon to be grown at this time does not include a defect region detected by the Cu deposition method. For this purpose, the growth rate to be controlled may be less than or equal to the growth rate at the boundary where the Cu deposition defect region remaining after the OSF region disappears.

다음에, 투명 절연성 기판을 준비한다(공정 B). Next, a transparent insulating substrate is prepared (step B).

이 투명 절연성 기판도 특별히 한정되지 않지만, 이 기판을 석영 기판, 사파이어(알루미나) 기판, 유리 기판 중 어느 것으로 하면, 이들이 광학적 특성이 양호한 투명 절연성 기판이기 때문에, 광학 디바이스 제작에 적합한 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다. Although this transparent insulating substrate is not specifically limited, either, a quartz substrate, a sapphire (alumina) substrate, or a glass substrate is used, and since these are transparent insulating substrates with good optical characteristics, an SOI wafer suitable for optical device fabrication can be manufactured. Can be.

다음에, 제작한 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터 수소 이온 또는 희가스 이온 중 적어도 한쪽을 주입하여, 웨이퍼 중에 이온 주입층을 형성한다(공정 C). Next, at least one of hydrogen ions or rare gas ions is implanted from the surface of the produced N-region single crystal silicon wafer to form an ion implantation layer in the wafer (step C).

예컨대, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 온도를 250∼450℃로 하고, 그 표면으로부터 소정의 SOI 층 두께에 대응하는 깊이, 예컨대 0.5 ㎛ 이하의 깊이에 이온 주입층을 형성할 수 있는 주입 에너지로, 소정 선량의 수소 이온 또는 희가스 이온 중 적어도 한쪽을 주입한다. 이때의 조건으로서, 예컨대 주입 에너지는 20∼10O keV, 주입 선량은 1×1O16∼1×1O17/㎠으로 할 수 있다. 이 경우, 이온 주입층에서의 박리를 용이하게 하기 위해, 이온 주입 선량은 8× 1O16/㎠보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면에 얇은 실리콘 산화막 등의 임의의 절연막을 미리 형성해두고, 이것을 통해서 이온 주입을 행하면, 주입 이온의 채 널링을 억제하는 효과를 얻을 수 있다. For example, the implantation energy for forming an ion implantation layer at a temperature corresponding to a predetermined SOI layer thickness, for example, 0.5 μm or less, from the surface of the N region single crystal silicon wafer is 250 to 450 ° C., At least one of a dose of hydrogen ions or rare gas ions is implanted. As conditions at this time, for example, the injection energy may be 20 to 10 10 keV, and the injection dose may be 1 × 10 16 to 1 × 10 17 / cm 2. In this case, in order to facilitate peeling in the ion implantation layer, the ion implantation dose is preferably made larger than 8 × 10 16 / cm 2. Further, if an arbitrary insulating film such as a thin silicon oxide film is formed in advance on the surface of the single crystal silicon wafer, and ion implantation is performed through this, the effect of suppressing channeling of the implanted ions can be obtained.

다음에, 이 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 이온 주입면 및/또는 투명 절연성 기판의 표면을 플라즈마 및/또는 오존으로 처리한다(공정 D). Next, the ion implantation surface and / or the surface of the transparent insulating substrate of this N region single crystal silicon wafer are treated with plasma and / or ozone (step D).

플라즈마로 처리하는 경우, 진공 챔버 중에 RCA 세정 등의 세정을 행한 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼 및/또는 투명 절연성 기판을 얹어 놓고, 플라즈마용 가스를 도입한 후, 100 W 정도의 고주파 플라즈마에 5∼10초 정도 노출시켜, 표면을 플라즈마 처리한다. 플라즈마용 가스로서는, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼를 처리하는 경우, 표면을 산화하는 경우에는 산소 가스의 플라즈마, 산화하지 않는 경우에는 수소 가스, 아르곤 가스, 또는 이들의 혼합 가스 혹은 수소 가스와 헬륨 가스의 혼합 가스를 이용할 수 있다. 투명 절연성 기판을 처리하는 경우는 어느 쪽의 가스를 이용하여도 좋다. In the case of a plasma treatment, an N region single crystal silicon wafer and / or a transparent insulating substrate which has been cleaned by RCA cleaning or the like is placed in a vacuum chamber, and plasma gas is introduced therein, followed by 5 to 10 seconds in a high frequency plasma of about 100 W. The surface is exposed to a plasma treatment. As the gas for plasma, when processing an N region single crystal silicon wafer, when the surface is oxidized, plasma of oxygen gas, when not oxidized, hydrogen gas, argon gas, or a mixed gas thereof, or a mixture of hydrogen gas and helium gas Gas can be used. When processing a transparent insulating substrate, you may use any gas.

오존으로 처리하는 경우는, 대기를 도입한 챔버 중에 RCA 세정 등의 세정을 한 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼 및/또는 투명 절연성 기판을 얹어 놓고, 질소 가스, 아르곤 가스 등의 플라즈마용 가스를 도입한 후, 고주파 플라즈마를 발생시켜, 대기중의 산소를 오존으로 변환시킴으로써, 표면을 오존 처리한다. 플라즈마 처리와 오존 처리 중 어느 한쪽을 실행할 수도 있고, 양쪽 모두를 실행할 수도 있다. In the case of treatment with ozone, after placing an N region single crystal silicon wafer and / or a transparent insulating substrate which has been cleaned such as RCA cleaning in a chamber into which air is introduced, and introducing a gas for plasma such as nitrogen gas and argon gas, The surface is ozone treated by generating a high frequency plasma and converting oxygen in the atmosphere into ozone. Either one of the plasma treatment and the ozone treatment may be performed, or both may be performed.

이러한 플라즈마 및/또는 오존으로 처리함으로써, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼 및/또는 투명 절연성 기판의 표면의 유기물이 산화되어 제거되고, 또한 표면의 OH 기가 증가하여, 활성화된다. 처리하는 면으로서는, 접합면으로 되고, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼라면, 이온 주입면으로 된다. N 영역 단결정 실리콘 웨이 퍼와 투명 절연성 기판 모두에 처리를 행하는 것이 보다 바람직하지만, 어느 한쪽만 처리하여도 좋다. By treatment with such plasma and / or ozone, the organic matter on the surface of the N region single crystal silicon wafer and / or the transparent insulating substrate is oxidized and removed, and the OH groups on the surface increase and are activated. As the surface to be processed, it becomes a bonding surface, and if it is an N area | region single crystal silicon wafer, it becomes an ion implantation surface. Although it is more preferable to process both an N area | region single crystal silicon wafer and a transparent insulating substrate, you may process only one.

다음에, 플라즈마 및/또는 오존으로 처리한 표면을 접합면으로 하여, 이 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 이온 주입면과 투명 절연성 기판의 표면을 실온에서 밀착시켜 접합한다(공정 E). Next, using the surface treated with plasma and / or ozone as a bonding surface, the ion implantation surface of the N region single crystal silicon wafer and the surface of the transparent insulating substrate are bonded to each other at room temperature to be bonded (Step E).

공정 D에서, N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 이온 주입면 또는 투명 절연성 기판의 표면 중 적어도 한쪽이 플라즈마 처리 및/또는 오존 처리되어 있기 때문에, 이들을 예컨대 감압 또는 상압하에서, 일반적인 실온 정도의 온도하에서 밀착시키는 것만으로 후속 공정에서의 기계적 박리에 견딜 수 있을 강도로 강하게 접합할 수 있다. 따라서, 1200℃ 이상의 고온의 결합 열처리가 필요하지 않아, 가열에 의해 문제가 되는 열팽창계수의 차이에 의한 열적 변형, 균열, 박리 등이 발생할 우려가 없어 바람직하다. In step D, since at least one of the ion implantation surface of the N-region single crystal silicon wafer or the surface of the transparent insulating substrate is plasma-treated and / or ozone-treated, only they are brought into close contact with each other at a general temperature of about room temperature under reduced pressure or atmospheric pressure, for example. This enables strong bonding with strength that can withstand mechanical peeling in subsequent processes. Therefore, high temperature bond heat treatment of 1200 ° C or higher is not necessary, and thermal deformation, cracking, peeling, or the like due to a difference in thermal expansion coefficient, which is a problem due to heating, is preferable.

또한, 그 후, 접합한 웨이퍼를 100∼300℃의 저온에서 열처리하여 결합력을 높이는 공정을 행하여도 좋다(공정 F). After that, the bonded wafer may then be heat treated at a low temperature of 100 to 300 ° C. to increase the bonding force (step F).

예컨대 투명 절연성 기판이 석영인 경우, 열팽창계수는 실리콘에 비해서 작고(Si: 2.33× 1O-6, 석영: O.6× 1O-6), 두께가 유사한 실리콘 웨이퍼와 접합시켜 가열하는 경우, 300℃를 넘으면 실리콘 웨이퍼가 깨져버린다. 그러나 이러한 비교적 저온의 열처리라면, 열팽창계수의 차이에 의한 열적 변형, 균열, 박리 등이 발생할 우려가 없어 바람직하다. 또, 배치(batch) 처리 방식의 열처리로를 이용하는 경우에, 열처리 시간은 0.5∼24시간 정도면 충분한 효과를 얻을 수 있다. For example, when the transparent insulating substrate is quartz, the coefficient of thermal expansion is smaller than that of silicon (Si: 2.33 × 10 −6 , quartz: O.6 × 10 −6 ), and 300 ° C. when bonded and heated with a silicon wafer having a similar thickness. Beyond this, the silicon wafer is broken. However, such a relatively low temperature heat treatment is preferable because there is no fear of thermal deformation, cracking or peeling due to a difference in thermal expansion coefficient. In the case of using a heat treatment furnace of a batch treatment method, sufficient heat treatment time can be obtained if the heat treatment time is about 0.5 to 24 hours.

다음에, 이온 주입층에 충격을 가하여 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼를 기계적으로 박리하고, 상기 투명 절연성 기판상에 SOI 층을 형성한다(공정 G). Next, the ion implantation layer is subjected to an impact to mechanically peel off the N region single crystal silicon wafer, thereby forming an SOI layer on the transparent insulating substrate (step G).

수소 이온 주입 박리법에 있어서는, 접합 웨이퍼를 불활성 가스 분위기하에서 500℃ 정도에서 열처리하고, 결정의 재배열 효과와 주입한 수소의 기포 응집 효과에 의해 열 박리를 행하고 있지만, 본 발명에 있어서는 이온 주입층에 충격을 가하여 기계적 박리를 행하고 있기 때문에, 가열에 따른 열적 변형, 균열, 박리 등이 발생할 우려가 없다. In the hydrogen ion implantation peeling method, the bonded wafer is heat treated at about 500 ° C. under an inert gas atmosphere, and thermal peeling is performed due to the rearrangement effect of the crystal and the bubble aggregation effect of the injected hydrogen, but in the present invention, the ion implantation layer Since mechanical peeling is performed by applying an impact to it, there is no fear that thermal deformation, cracking, peeling, or the like occurs due to heating.

이온 주입층에 충격을 가하는 데에는, 예컨대 가스 또는 액체 등의 유체의 제트를 접합한 웨이퍼의 측면으로부터 연속적 또는 단속적으로 분무하는 것이 바람직하지만, 충격에 의해 기계적 박리가 생기는 방법이라면 특별히 한정되지 않는다. In order to apply an impact to the ion implantation layer, it is preferable to spray continuously or intermittently, for example, from the side of the wafer to which a jet of a fluid such as gas or liquid is bonded. However, the method is not particularly limited as long as mechanical peeling occurs due to the impact.

이렇게 해서, 박리 공정에 의해 투명 절연성 기판 상에 N 영역의 SOI 층이 형성된 SOI 웨이퍼를 얻을 수 있지만, 이와 같이 얻어진 SOI 웨이퍼의 SOI 층의 표면에 경면 연마를 하는 것이 바람직하다(공정 H). In this way, although the SOI wafer in which the SOI layer of N area | region was formed on the transparent insulating board | substrate by the peeling process can be obtained, it is preferable to perform mirror polishing on the surface of the SOI layer of the SOI wafer obtained in this way (process H).

이 경면 연마에 의해서, 박리 공정에서 발생한 헤이즈(haze)라 불리는 표면 거칠음을 제거하거나, 이온 주입에 의해 생긴 SOI 층 표면 근방의 결정 결함을 제거할 수 있다. 이 경면 연마로서, 예컨대 터치폴리시로 불리는 연마값이 5∼400 ㎚로 매우 적은 연마를 이용할 수 있다. By this mirror polishing, surface roughness called haze generated in the peeling process can be removed, or crystal defects near the surface of the SOI layer caused by ion implantation can be removed. As this mirror polishing, polishing with very low polishing value of 5 to 400 nm, for example, touch polish, can be used.

그리고 공정 A∼H에 의해 제조된 SOI 웨이퍼는, 제조시에 열적 변형, 박리, 균열 등이 발생하지 않으며, 또한 각종 디바이스 제작에 유용하고, 얇고 막 두께 균일성이 우수하며, 결정성이 특히 우수하여, 캐리어 이동도가 높은 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼로 할 수 있다. 이러한 SOI 웨이퍼는, 투명 절연성 기판 상에 SOI 층이 형성되어 있으므로, TFT-LCD 등의 광학 디바이스의 제작용으로 특히 적합하다. 또한, SOI 층이 전면 N 영역, 바람직하게는 Cu 증착 결함 영역을 포함하지 않기 때문에, MOSFET를 제작하더라도 광 누설 전류의 발생을 억제할 수 있다. The SOI wafers produced by the processes A to H do not cause thermal deformation, peeling, cracking, etc. at the time of manufacture, and are useful for manufacturing various devices, are thin and have excellent film thickness uniformity, and are particularly excellent in crystallinity. Thus, an SOI wafer having an SOI layer on a transparent insulating substrate having high carrier mobility can be obtained. Since the SOI layer is formed on the transparent insulating substrate, such an SOI wafer is particularly suitable for the production of optical devices such as TFT-LCDs. In addition, since the SOI layer does not include the entire surface N region, preferably the Cu deposition defect region, generation of a light leakage current can be suppressed even when a MOSFET is manufactured.

또한, 이러한 SOI 웨이퍼는, 투명 절연성 기판 상에 열적 변형, 박리, 균열 등이 없고, 두께가 0.5 ㎛ 이하인 SOI 층을 갖는 것으로 할 수 있다. 그리고, 이 SOI 층은, 전면이 OSF 영역 외측의 N 영역이며, 또한 캐리어의 이동도가 N 형에서 250 ㎠/V·sec이상, P 형에서 150 ㎠/V·sec 이상으로 된다. 따라서 다결정 실리콘의 경우에는 전자의 이동도의 최고값이 P 형에서 100 ㎠/V·sec, N 형에서 200 ㎠/V·sec 정도이던 것에 비해서, 캐리어 이동도가 높고, 고속, 고선명인 표시를 할 수 있는 우수한 성능의 TFT-LCD의 제작에 알맞은 SOI 웨이퍼이다. 또한 SOI 층이 N 영역이며, 바람직하게는 Cu 증착 결함 영역을 포함하지 않으므로, MOSFET를 제작한 경우에 광 누설 전류를 억제할 수 있는 SOI 웨이퍼이다. In addition, such an SOI wafer can be made to have an SOI layer having a thickness of 0.5 µm or less without thermal deformation, peeling, cracking, or the like on the transparent insulating substrate. The SOI layer has a front surface of an N region outside the OSF region and a carrier mobility of 250 cm 2 / V sec or more in the N type and 150 cm 2 / V sec or more in the P type. Therefore, in the case of polycrystalline silicon, the highest mobility of electrons was about 100 cm 2 / V sec in P type and about 200 cm 2 / V sec in N type. It is an SOI wafer suitable for manufacturing TFT-LCDs having excellent performance. In addition, since the SOI layer is an N region and preferably does not include a Cu deposition defect region, it is an SOI wafer capable of suppressing the light leakage current when a MOSFET is fabricated.

(실시예)(Example)

SOI 층 형성용 웨이퍼로서, 전면이 N 영역으로 이루어지는 실리콘 단결정 봉으로 제작되고, 한쪽의 면이 경면 연마된 직경 200 ㎜의 단결정 실리콘 웨이퍼를 준비하고, 그 표면에 열 산화에 의해 실리콘 산화막 층을 100 ㎚ 형성했다. 접합을 행한 경면측의 산화막 층의 표면 거칠기(Ra)는 0.2 ㎚였다. 측정은 원자간력현 미경을 이용하여, 1O ㎛× 10 ㎛의 측정 영역에서 행했다. As a wafer for forming an SOI layer, a single crystal silicon wafer having a diameter of 200 mm, which is made of a silicon single crystal rod having an entire N area and mirror-polished on one surface thereof, is prepared, and the silicon oxide film layer is formed on the surface by thermal oxidation. Nm was formed. The surface roughness Ra of the oxide film layer on the mirror-surface side which was bonded was 0.2 nm. The measurement was performed in a measurement area of 10 µm × 10 µm using an atomic force microscope.

한편, 투명 절연성 기판에는 한쪽의 면이 경면 연마된 직경 200 ㎜의 합성 석영 웨이퍼를 준비했다. 그 접합을 행하는 경면측의 표면 거칠기(Ra)는 0.19 ㎚였다. 측정 장치 및 측정 방법은 단결정 실리콘 웨이퍼의 산화막 층과 동일한 조건으로 하였다. On the other hand, a synthetic quartz wafer having a diameter of 200 mm whose one surface was mirror polished was prepared for the transparent insulating substrate. The surface roughness Ra of the mirror surface side which performs the bonding was 0.19 nm. The measuring apparatus and the measuring method were made the same conditions as the oxide film layer of a single crystal silicon wafer.

100 ㎚의 실리콘 산화막 층을 통해서 단결정 실리콘 웨이퍼에 주입하는 이온으로서는 수소 이온을 선택하고, 주입 에너지 35 keV, 주입 선량 9×1O16/㎠의 조건으로 해당 이온을 주입했다. 단결정 실리콘층 중의 주입 깊이는 0.3 ㎚로 하였다. Hydrogen ions were selected as ions to be injected into the single crystal silicon wafer through the 100 nm silicon oxide film layer, and the ions were implanted under conditions of an implantation energy of 35 keV and an implantation dose of 9 × 10 16 / cm 2. The implantation depth in the single crystal silicon layer was 0.3 nm.

다음에, 플라즈마 처리 장치 중에 이온 주입한 단결정 실리콘 웨이퍼를 얹어 놓고, 플라즈마용 가스로서 공기를 도입한 후, 2 Torr의 감압 조건하에서 13.56 MHz의 고주파를 직경 300 ㎜의 평행 평판 전극 사이에 고주파 파워 50 W의 조건으로 인가하여, 고주파 플라즈마 처리를 5∼10초 행했다. Next, the ion-implanted single crystal silicon wafer was placed in a plasma processing apparatus, and air was introduced as a gas for plasma. A high frequency power of 13.56 MHz was applied between parallel flat electrodes having a diameter of 300 mm under a reduced pressure of 2 Torr. It applied on the conditions of W, and performed the high frequency plasma process for 5 to 10 second.

한편, 합성 석영 웨이퍼에 관하여는, 대기를 도입한 챔버 중에 웨이퍼를 얹어 놓고, 좁은 전극 사이에 플라즈마용 가스로서 아르곤 가스를 도입한 후, 전극 사이에 고주파를 인가함으로써 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마와 기판 사이에 대기를 개재시킴으로써 대기중의 산소가 오존화되고, 그 오존에 의해 접합면을 처리했다. 처리 시간은 5∼10초 사이로 했다. On the other hand, with respect to the synthetic quartz wafer, the wafer is placed in a chamber into which air is introduced, argon gas is introduced as a plasma gas between the narrow electrodes, and then plasma is generated by applying a high frequency between the electrodes, and the plasma and By interposing the atmosphere between the substrates, oxygen in the atmosphere was ozonated, and the bonding surface was treated by the ozone. Processing time was made into 5 to 10 second.

이상과 같이 하여 표면 처리를 행한 웨이퍼끼리를 실온에서 밀착시킨 후, 양 웨이퍼의 한쪽의 단부를 두께 방향으로 강하게 압박하여 접합을 개시하였다. 이것 을 실온에서 48시간 방치한 후 접합면을 눈으로 확인하면, 접합면의 기판 전면에 넓은 접합이 확인되었다. 접합 강도를 확인하도록, 한쪽의 웨이퍼를 고정하고, 다른 쪽의 웨이퍼의 웨이퍼면에 평행 방향으로 응력을 가하여 횡으로 어긋나게 하였지만 어긋나지 않았다. After the wafers subjected to the surface treatment as described above were brought into close contact with each other at room temperature, bonding was started by strongly pressing one end portion of both wafers in the thickness direction. When this was left to stand at room temperature for 48 hours, when the bonding surface was visually confirmed, a wide bonding was confirmed on the entire surface of the substrate on the bonding surface. One wafer was fixed so as to confirm the bonding strength, and a stress was applied to the wafer surface of the other wafer in the parallel direction so as to be shifted laterally, but not shifted.

다음에, 이온 주입층에 충격을 가하여 박리하기 위하여, 종이 절단 가위의 날을 접합 웨이퍼의 측면에 대하여 대각 위치에서 수회 때려 넣었다. 이에 따라, 이온 주입층에서 박리가 생겨, SOI 웨이퍼와 남은 단결정 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있었다. Next, in order to exfoliate by impacting an ion implantation layer, the blade of the paper cutting scissors was struck several times at the diagonal position with respect to the side surface of a bonded wafer. Thereby, peeling occurred in the ion implantation layer, so that the SOI wafer and the remaining single crystal silicon wafer could be obtained.

SOI 층의 표면(박리면)을 눈으로 확인하면, 그 표면 거칠기는 접합면의 표면 거칠기(Ra=0.2 ㎚)보다도 거칠기 때문에, 연마값 100 ㎚의 연마를 행하고, 표면 거칠기(Ra)가 0.2 ㎚ 이하인 평활면을 얻을 수 있었다. 또한, 이 SOI 층의 면내 막두께 균일성을 측정한 바에 따르면, 막 두께 불균일이 웨이퍼 면내 ± 10 ㎚ 이하이며 양호한 막 두께 균일성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, SOI 층의 결정성에 대해서는, 정법(定法)에 따라서 SECCO 에칭액을 희석한 액을 이용하여 SECCO 결함 평가를 행하였다. 그 결과, 결함 밀도는 2×103∼6×103/㎠의 양호한 값을 얻을 수 있었다. When the surface (peeled surface) of the SOI layer is visually confirmed, the surface roughness is rougher than the surface roughness (Ra = 0.2 nm) of the bonded surface, so that polishing is performed at a polishing value of 100 nm, and the surface roughness Ra is 0.2 nm. The following smooth surfaces were obtained. Moreover, according to the measurement of the in-plane film thickness uniformity of this SOI layer, it was confirmed that film thickness nonuniformity is ± 10 nm or less in wafer surface, and has favorable film thickness uniformity. In addition, about the crystallinity of an SOI layer, SECCO defect evaluation was performed using the liquid which diluted the SECCO etching liquid according to the regular method. As a result, the defect density was able to obtain a satisfactory value of 2 × 10 3 to 6 × 10 3 / cm 2.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니다. 상기 실시 형태는 단순히 예시이며, 본 발명의 청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 지니며, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은, 어떤 것이든 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. In addition, this invention is not limited to the said embodiment. The above embodiment is merely an example, and any one having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and showing the same operation and effect is included in the technical idea of the present invention.

예컨대, 공정 A∼G까지가 종료된 SOI 웨이퍼의 SOI 층은 이미 충분히 박막화되어 있기 때문에, 목적에 따라 결합 강도를 더욱 높이기 위한 고온 열처리(500℃ 이상∼실리콘의 융점 미만)를 행하여도 좋다. For example, since the SOI layer of the SOI wafer after the steps A to G has already been sufficiently thinned, a high-temperature heat treatment (more than 500 ° C. to less than the melting point of silicon) may be performed to further increase the bond strength according to the purpose.

Claims (9)

단결정 실리콘 웨이퍼와 투명 절연성 기판을 접합한 후, 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 박막화함으로써 상기 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 형성하여 SOI 웨이퍼를 제조하는 방법으로서, 적어도, A method of manufacturing an SOI wafer by bonding a single crystal silicon wafer and a transparent insulating substrate to form a SOI layer on the transparent insulating substrate by thinning the single crystal silicon wafer. 쵸크랄스키법에 의해 전면(全面)이 OSF 영역 외측의 N 영역으로 되는 단결정 실리콘을 육성하고, 이것을 슬라이스하여 웨이퍼를 제작하는 공정과, A step of growing a single crystal silicon whose entire surface becomes an N region outside the OSF region by the Czochralski method, slicing this to form a wafer, and 상기 제작한 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터 수소 이온 또는 희가스 이온 중 적어도 한쪽을 주입하여, 웨이퍼 중에 이온 주입층을 형성하는 공정과, Implanting at least one of hydrogen ions or rare gas ions from the surface of the produced N-region single crystal silicon wafer to form an ion implantation layer in the wafer; 상기 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 이온 주입면과 상기 투명 절연성 기판의 표면 중 어느 하나 또는 양자를 플라즈마와 오존 중 하나 이상으로 처리하는 공정과, Treating any one or both of the ion implantation surface of the N region single crystal silicon wafer and the surface of the transparent insulating substrate with at least one of plasma and ozone; 상기 처리를 한 표면을 접합면으로 하여, 상기 N 영역 단결정 실리콘 웨이퍼의 이온 주입면과 상기 투명 절연성 기판의 표면을 실온에서 밀착시켜 접합하는 공정과, Bonding the surface of the N region single crystal silicon wafer and the surface of the transparent insulating substrate to be in close contact with each other at room temperature; 상기 이온 주입층에 충격을 가하여 단결정 실리콘 웨이퍼를 기계적으로 박리하여, 상기 투명 절연성 기판 상에 SOI 층을 형성하는 공정Impacting the ion implantation layer to mechanically peel a single crystal silicon wafer to form an SOI layer on the transparent insulating substrate 을 행하는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법. The manufacturing method of SOI wafer characterized by performing the above. 제1항에 있어서, 상기 육성한 단결정 실리콘이, Cu 증착법에 의해 검출되는 결함 영역을 포함하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법. The method of manufacturing an SOI wafer according to claim 1, wherein the grown single crystal silicon does not include a defect region detected by a Cu deposition method. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접합하는 공정을 행한 후, 그 접합된 웨이퍼를 100∼300℃에서 열처리하여 결합력을 높이는 공정을 행하고, 그 후 상기 SOI 층을 형성하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법. The method according to claim 1 or 2, wherein after the bonding step is performed, the bonded wafer is subjected to a heat treatment at 100 to 300 DEG C to increase the bonding force, and then the SOI layer is formed. SOI wafer manufacturing method. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 SOI 층을 형성하는 공정에 의해 얻어진 SOI 웨이퍼의 SOI 층의 표면에 경면 연마를 실시하는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법. The method for manufacturing an SOI wafer according to any one of claims 1 to 3, wherein mirror polishing is performed on the surface of the SOI layer of the SOI wafer obtained by the step of forming the SOI layer. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 투명 절연성 기판을, 석영 기판, 사파이어(알루미나) 기판, 유리 기판 중 어느 것으로 하는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법. The said transparent insulating substrate is any one of a quartz substrate, a sapphire (alumina) substrate, and a glass substrate, The manufacturing method of the SOI wafer in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이온 주입층을 형성할 때의 이온 주입 선량을 8×1O16/㎠보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼의 제조 방법. The method of manufacturing an SOI wafer according to any one of claims 1 to 5, wherein an ion implantation dose when forming the ion implantation layer is made larger than 8 x 10 16 / cm 2. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 SOI 웨이퍼의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼. The SOI wafer manufactured by the manufacturing method of the SOI wafer as described in any one of Claims 1-6. 투명 절연성 기판 상에 두께가 0.5 ㎛ 이하인 SOI 층을 갖는 SOI 웨이퍼로서, An SOI wafer having an SOI layer having a thickness of 0.5 μm or less on a transparent insulating substrate, 상기 SOI 층은, 전면이 OSF 영역 외측의 N 영역이며, 캐리어의 이동도가 N 형에서 250 ㎠/V·sec 이상이고, P 형에서 150 ㎠/V·sec 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼. The SOI layer is characterized in that the entire surface is an N region outside the OSF region, carrier mobility is 250 cm 2 / V sec or more in the N type, and 150 cm 2 / V sec or more in the P type. . 제8항에 있어서, 상기 SOI 층은, Cu 증착법에 의해 검출되는 결함 영역을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 SOI 웨이퍼. The SOI wafer according to claim 8, wherein the SOI layer does not include a defect region detected by a Cu deposition method.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106591944B (en) * 2015-10-15 2018-08-24 上海新昇半导体科技有限公司 The forming method of monocrystal silicon and wafer
CN106960811A (en) * 2016-01-12 2017-07-18 沈阳硅基科技有限公司 A kind of preparation method of soi wafer

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5383993A (en) * 1989-09-01 1995-01-24 Nippon Soken Inc. Method of bonding semiconductor substrates
JPH0391227A (en) * 1989-09-01 1991-04-16 Nippon Soken Inc Adhering method for semiconductor substrate
JP2910334B2 (en) * 1991-07-22 1999-06-23 富士電機株式会社 Joining method
JP3294934B2 (en) * 1994-03-11 2002-06-24 キヤノン株式会社 Method for manufacturing semiconductor substrate and semiconductor substrate
CN1132223C (en) * 1995-10-06 2003-12-24 佳能株式会社 Semiconductor substrate and producing method thereof
AU8675798A (en) * 1997-07-29 1999-02-22 Silicon Genesis Corporation Cluster tool method and apparatus using plasma immersion ion implantation
JP3697106B2 (en) * 1998-05-15 2005-09-21 キヤノン株式会社 Method for manufacturing semiconductor substrate and method for manufacturing semiconductor thin film
JP3943717B2 (en) * 1998-06-11 2007-07-11 信越半導体株式会社 Silicon single crystal wafer and manufacturing method thereof
EP1187216B1 (en) * 1999-12-24 2018-04-04 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for manufacturing bonded wafer
TW452866B (en) * 2000-02-25 2001-09-01 Lee Tien Hsi Manufacturing method of thin film on a substrate
JP3909583B2 (en) * 2001-08-27 2007-04-25 セイコーエプソン株式会社 Manufacturing method of electro-optical device
JP2004153081A (en) * 2002-10-31 2004-05-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd Soi wafer and method of manufacturing the same
JP4407127B2 (en) * 2003-01-10 2010-02-03 信越半導体株式会社 Manufacturing method of SOI wafer
JPWO2004083496A1 (en) * 2003-02-25 2006-06-22 株式会社Sumco Silicon wafer, method for producing the same, and method for growing silicon single crystal
JP4854917B2 (en) * 2003-03-18 2012-01-18 信越半導体株式会社 SOI wafer and manufacturing method thereof
US6911375B2 (en) * 2003-06-02 2005-06-28 International Business Machines Corporation Method of fabricating silicon devices on sapphire with wafer bonding at low temperature
KR100972213B1 (en) * 2005-12-27 2010-07-26 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Process for producing soi wafer and soi wafer

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